EP3915160A1 - Dispositif de stockage d'energie electrique pour vehicule automobile - Google Patents

Dispositif de stockage d'energie electrique pour vehicule automobile

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EP3915160A1
EP3915160A1 EP20705432.1A EP20705432A EP3915160A1 EP 3915160 A1 EP3915160 A1 EP 3915160A1 EP 20705432 A EP20705432 A EP 20705432A EP 3915160 A1 EP3915160 A1 EP 3915160A1
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track
compartment
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electrical
cells
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Jerome RIPA
Emmanuel Henon
Sergio Da Costa Pito
Stephan ANDRE
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to an electrical energy storage device for a motor vehicle, comprising a housing and at least one electrical energy storage cell received in the housing.
  • the invention also relates to a compartment for an electrical energy storage device for a motor vehicle.
  • Each module has a plurality of electrical energy storage cells received in a housing. It is thus easier to combine the electric batteries to obtain a desired charging capacity. It is also easier, in this way, to mount the battery on the motor vehicle, the storage cells being protected by the housing.
  • the present invention aims to improve these electrical connections.
  • the invention relates to a compartment for an electrical energy storage device for a motor vehicle, this compartment being arranged to receive at least one electrical energy storage cell, in particular a plurality of cells, this compartment being made for example at least partially of composite material, in particular this composite material being formed by a multilayer structure comprising, for example, sheets of glass or carbon fibers impregnated in particular with thermoplastic resin, this compartment comprising a casing and a cover arranged to close the casing, this compartment, in particular this cover or this casing, comprising at least one electrical track arranged to be placed in electrical contact with at least one of the cells, in particular when the cover is mounted on the housing, in particular the cell or cells being arranged to be arranged on the bottom of the housing.
  • the invention thus recommends integrating into the cover of the compartment
  • the invention makes it possible to make the electrical connections by manipulating only the cover.
  • the track is an electric track of
  • the electrical track is inserted at least over part of its length in an electrically insulating sheath, this sheath being, for example, based on plastic.
  • the electric track is carried by the
  • the track is made of copper
  • the track has a free end of the sheath, and serves for the electrical connection with a connection element.
  • the track is arranged to electrically connect two battery cells together, or to connect one of the cells to an electrical source external to the compartment, in particular one of the ends of the track being arranged to be welded or crimped or placed mechanically on an electrical connection terminal of one of the battery cells.
  • at least two conductive tracks one for connecting two battery cells together and the other track for connecting at least one of the battery cells to an external electrical source. in the compartment, this source being for example a battery recharging device, this or these tracks are in particular on the same face of the cover, in particular the interior face.
  • these tracks are parallel to each other over at least part of their length.
  • these tracks are not parallel and have an oblique angle or different curved directions between them.
  • At least one of the tracks has a
  • this track portion which passes through an orifice in the cover so as to connect one of the cells to a connection element external to the compartment, this track portion being in particular perpendicular to the plane of the cover in the vicinity of the orifice, for example the sheath around the track also passes through the hole in the cover.
  • the invention relates to a compartment containing battery cells with electrical connections made by power tracks integral with a cover which closes the housing.
  • FIG. 1 There is shown in [Figure 1] and [ Figure 2] an electrical energy storage device 10 for a motor vehicle.
  • the motor vehicle can in particular be a car, a truck, a bus.
  • the electrical energy storage device 10 comprises a housing 12 and cells 14 for storing electrical energy.
  • the cells 14 are for example electrically connected in series.
  • the housing 12 forms a compartment 16 with an added part 18 intended to close the housing 12 in order to protect the cells 14.
  • the added part 18 is here a cover.
  • the housing 12 has the shape of a cup, with a bottom wall 26, side walls 28 and a flange 30.
  • the compartment 16 which is arranged to receive the electrical energy storage cells thus comprises the bottom wall 26, the bottom wall comprising a composite material, side walls 28 connecting to the bottom wall 26, channels 50 for circulation of a cooling fluid, each channel 50 being at least partially formed by the bottom wall 26, fluidic connection elements 100 arranged to allow the channels 50 to be connected with an external circuit of non-cooling fluid. shown, each connection element 100 being at least partially overmolded with the bottom wall or the side wall.
  • the housing 12 and the cover 18 are for example each made from a sheet of composite material, in particular comprising glass fibers, optionally optionally carbon fibers or of another type, pre-impregnated with a thermoplastic resin.
  • the compartment comprises a channel 50 for distributing fluid from
  • each cover 55 has an elongated shape and is substantially flat. Each cover 55 comprises, in order to match an elbow of the channel, in particular two elbows 56. One of the ends of the cover of the channel 50 is opposite the connection element 100.
  • Heat exchangers 60 are provided, in particular each a plate. 61 with internal channels for the circulation of cooling fluid, each exchanger being arranged to cool one or more battery cells.
  • the coolant used in this case may in particular be a liquid coolant based on carbon dioxide, such as R744 for example, 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropene (or HFO-1234yf) or 1, 1, 1, 2-tetrafluoroethane (or R-134a).
  • the coolant can also be a nanofluid.
  • the coolant can also be water, possibly including additives.
  • the cover 18 comprises electrical tracks 70 carried by the cover 18, a track arranged to be placed in electrical contact with at least one of the cells 14 when the cover 18 is mounted on the box 12.
  • the electrical power track 70 is inserted at least over part of its length in an electrically insulating sheath 71, this sheath 71 being for example based on plastic.
  • Each track 70 is made of copper, aluminum or a mixture of the two and has for example a rectangular section.
  • Each track 70 has a free end of the sheath 71, and serving for the electrical connection with a connection element.
  • Each track 70 is arranged to electrically connect two battery cells 14 together, or to connect one of the cells to an electrical source outside the compartment, in particular one of the ends of the track being arranged to be welded or crimped or mechanically placed on an electrical connection terminal 77 of one of the battery cells
  • tracks 70 are in particular on the same face of the cover, in particular the inner face. Some of the tracks 70 are mutually parallel over at least part of their length.
  • the tracks 70 include a portion 72 which passes through an orifice 74 in the cover so as to connect one of the cells to a connection element outside the compartment, this portion of the track being in particular perpendicular to the plane of the cover 18 in the vicinity of the orifice, for example the sheath 73 around the track also passes through the orifice of the cover.

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Abstract

L'invention concerne un compartiment pour dispositif (16) de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir moins une cellule (14) de stockage d'énergie électrique, notamment une pluralité de cellules, ce compartiment étant réalisé par exemple au moins partiellement en matériau composite, notamment ce matériau composite étant formée par une structure multicouches comprenant par exemple des feuilles de fibres de verre ou de carbone imprégnées notamment de résine thermoplastique, ce compartiment comprenant un boitier (12) et un couvercle (18) agencé pour fermer le boitier, ce couvercle comprenant au moins une piste électrique portée par le couvercle, piste (70) agencée pour être mise en contact électrique avec au moins l'une des cellules lorsque le couvercle est monté sur le boitier.

Description

DISPOSITIF DE STOCKAGE D'ENERGIE ELECTRIQUE POUR VEHICULE AUTOMOBILE
[1 ] L’invention concerne un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, comprenant un boîtier et au moins une cellule de stockage d'énergie électrique reçue dans le boîtier. L’invention se rapporte également à un compartiment pour dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile.
[2] Dans le domaine automobile, il est connu de mettre en oeuvre des batteries
électriques sous forme de modules. Chaque module comporte une pluralité de cellules de stockages d’énergie électrique reçues dans un boîtier. Il est ainsi plus aisé de combiner les batteries électriques pour obtenir une capacité de charge souhaitée. Il est également plus aisé, de la sorte, de monter la batterie sur le véhicule automobile, les cellules de stockage étant protégées par le boîtier.
[3] La demande US 201 1/0206967 A décrit un exemple de telle batterie. Dans cette demande, les cellules sont stockées dans des containers ayant des logements de réception des cellules. Une paroi des containers, destinées à être en contact avec une paroi d’un container voisin, présente des renfoncements formant une partie de conduit de circulation d’un fluide de refroidissement.
[4] Dans un tel ensemble de stockage électrique, il est nécessaire de prévoir des connexions électriques entre les différentes bornes des cellules de batterie. Il est aussi nécessaire de prévoir des connexions de ces cellules avec l’extérieur de cet ensemble, par exemple vers un système de branchement pour la recharge des cellules de batterie.
[5] La présente invention vise à améliorer ces connexions électriques.
[6] À cet effet l’invention a pour objet un compartiment pour dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir moins une cellule de stockage d'énergie électrique, notamment une pluralité de cellules, ce compartiment étant réalisé par exemple au moins partiellement en matériau composite, notamment ce matériau composite étant formée par une structure multicouches comprenant par exemple des feuilles de fibres de verre ou de carbone imprégnées notamment de résine thermoplastique, ce compartiment comprenant un boîtier et un couvercle agencé pour fermer le boîtier, ce compartiment, notamment ce couvercle ou ce boîtier, comprenant au moins une piste électrique agencée pour être mise en contact électrique avec au moins l’une des cellules, notamment lorsque le couvercle est monté sur le boîtier, notamment le ou les cellules étant agencées pour être disposées sur le fond du boîtier.
[7] L’invention préconise ainsi d’intégrer dans le couvercle du compartiment à
batterie des pistes de puissance. Ceci est avantageux car il peut être évité d’avoir des câbles électriques qui peuvent être difficiles à manipuler. L’invention permet de faire les connexions électriques en manipulant seulement le couvercle.
[8] Selon l’un des aspects de l’invention, la piste est une piste électrique de
puissance, agencée pour convenir à un courant électrique allant de 48 Volts pour les modèles de voiture hybride et jusqu'à 1000 Volts pour les voitures électriques avec un ampérage pouvant atteindre les 450 Ampères dans le cas de la recharge rapide.
[9] Selon l’un des aspects de l’invention, la piste électrique est insérée au moins sur une partie de sa longueur dans une gaine électriquement isolante, cette gaine étant par exemple à base de matière plastique.
[10] Selon l’un des aspects de l’invention, la piste électrique est portée par le
couvercle du fait d’un surmoulage de cette gaine dans la matière du couvercle, ce surmoulage assurant le maintien de la piste sur le couvercle via cette gaine.
[1 1 ] Selon l’un des aspects de l’invention, la piste est réalisée en cuivre,
aluminium ou un mélange des deux et présente par exemple une section rectangulaire.
[12] Selon l’un des aspects de l’invention, la piste comporte une extrémité libre de la gaine, et servant à la connexion électrique avec un élément de connexion.
[13] Selon un aspect de l’invention, la piste est agencée pour relier électriquement deux cellules de batterie entre elles, ou pour relier l’une des cellules à une source électrique extérieure au compartiment, notamment l’une des extrémités de piste étant agencée pour être soudée ou sertie ou posée mécaniquement sur une borne de connexion électrique de l’une des cellules de batterie. [14] Selon un aspect de l’invention, il est prévu au moins deux pistes conductrices, l’une pour relier deux cellules de batterie entre elles et l’autre piste pour relier au moins une des cellules de batterie à une source électrique extérieure au compartiment cette source étant par exemple un dispositif de recharge de batterie, ce ou ces pistes sont notamment sur une même face du couvercle, notamment la face intérieure.
[15] Selon un aspect de l’invention, ces pistes sont parallèles entre elles sur au moins une partie de leur longueur. En variante, ces pistes sont non parallèles et présentent entre elles un angle oblique ou des directions courbes différentes.
[16] Selon un aspect de l’invention, l’une au moins des pistes comporte une
portion qui traverse un orifice dans le couvercle de sorte à relier l’une de cellules à un élément de connexion extérieur au compartiment, cette portion de piste étant notamment perpendiculaire au plan du couvercle au voisinage de l’orifice, par exemple la gaine autour de la piste traverse aussi l’orifice du couvercle.
[17] L’invention a pour objet un compartiment contenant des cellules de batterie avec des connexions électriques réalisées par des pistes de puissance solidaires d’un couvercle qui ferme le boîtier.
[18] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus
clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
[19] - les [Figure 1 ] à [Figure 5] montrent différentes vues d’une un exemple de réalisation de l’invention.
[20] On a représenté sur les [Figure 1 ] et [Figure 2] un dispositif 10 de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile. Le véhicule automobile peut notamment être une voiture, un camion, un bus.
[21 ] Le dispositif de stockage d’énergie électrique 10 comporte un boîtier 12 et des cellules 14 de stockage d’énergie électrique. Les cellules 14 sont par exemple montées électriquement en série. Le boîtier 12 forme un compartiment 16 avec une pièce rapportée 18 destinée à fermer le boîtier 12 pour protéger les cellules 14. La pièce rapportée 18 est ici un couvercle. Le boîtier 12 a une forme de cuvette, avec une paroi fond 26, des parois latérales 28 et une collerette 30. [22] Le compartiment 16 qui est agencé pour recevoir les cellules de stockage d'énergie électrique, comporte ainsi la paroi de fond 26, la paroi de fond comportant un matériau composite, des parois latérales 28 se raccordant la paroi de fond 26, des canaux 50 pour une circulation d’un fluide de refroidissement, chaque canal 50 étant au moins partiellement formé par la paroi de fond 26, des éléments de connexion fluidique 100 agencés pour permettre de relier les canaux 50 avec un circuit externe de fluide de refroidissement non représenté, chaque élément de connexion 100 étant au moins partiellement surmoulé avec la paroi de fond ou la paroi latérale. Chaque élément de connexion fluidique 100 du type à connexion rapide, ou en anglais « Quick connect.
[23] Le boitier 12 et le couvercle 18 sont par exemple réalisés chacun à partir d’une feuille en matériau composite, notamment comprenant des fibres de verre, éventuellement en variante des fibres de carbone ou d’une autre nature, pré imprégnées d’une résine thermoplastique.
[24] Le compartiment comporte un canal 50 de distribution de fluide de
refroidissement, ou fluide réfrigérant, et un canal 50 de collecte de fluide de refroidissement, chaque canal communiquant avec un élément de connexion associé, tel que décrit ci-dessus, pour respectivement permettre l’alimentation du canal de distribution par le circuit externe et l’évacuation de fluide réfrigérant par le circuit externe. Chaque capot 55 est de forme longiligne et est sensiblement plan. Chaque capot 55 comporte, pour épouser un coude du canal, notamment deux coudes 56. L’une des extrémités du capot du canal 50 est en regard de l’élément de connexion 100. Il est prévu des échangeurs thermiques 60 sont notamment chacun une plaque 61 avec des canaux intérieurs pour la circulation de fluide de refroidissement, chaque échangeur étant agencé pour refroidir une ou des cellules de batterie.
[25] Le liquide de refroidissement mis en oeuvre dans ce cas peut notamment être un réfrigérant liquide à base de dioxyde de carbone, comme du R744 par exemple, du 2, 3, 3, 3-tétrafluoropropène (ou HFO-1234yf) ou du 1 , 1 , 1 , 2- tétrafluoroéthane (ou R-134a). Le liquide de refroidissement peut également être un nanofluide. Le liquide de refroidissement peut encore être de l’eau, incluant éventuellement des additifs. [26] Le couvercle 18 comprend des pistes électriques 70 portées par le couvercle 18, piste agencée pour être mise en contact électrique avec au moins l’une des cellules 14 lorsque le couvercle 18 est monté sur le boitier 12. La piste électrique de puissance 70 est insérée au moins sur une partie de sa longueur dans une gaine 71 électriquement isolante, cette gaine 71 étant par exemple à base de matière plastique. Chaque piste 70 est réalisée en cuivre, aluminium ou un mélange des deux et présente par exemple une section rectangulaire.
[27] Chaque piste 70 comporte une extrémité libre de la gaine 71 , et servant à la connexion électrique avec un élément de connexion.
[28] Chaque piste70 est agencée pour relier électriquement deux cellules 14 de batterie entre elles, ou pour relier l’une des cellules à une source électrique extérieure au compartiment, notamment l’une des extrémités de piste étant agencée pour être soudée ou sertie ou posée mécaniquement sur une borne 77 de connexion électrique de l’une des cellules de batterie
[29] Ces pistes 70 sont notamment sur une même face du couvercle, notamment la face intérieure. Certaines des pistes 70 sont parallèles entre elles sur au moins une partie de leur longueur.
[30] Les pistes 70 comportent une portion 72 qui traverse un orifice 74 dans le couvercle de sorte à relier l’une de cellules à un élément de connexion extérieur au compartiment, cette portion de piste étant notamment perpendiculaire au plan du couvercle 18 au voisinage de l’orifice, par exemple la gaine 73 autour de la piste traverse aussi l’orifice du couvercle.

Claims

Revendications
[Revendication 1 ] Compartiment pour dispositif (16) de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir moins une cellule (14) de stockage d'énergie électrique, notamment une pluralité de cellules, ce compartiment étant réalisé par exemple au moins partiellement en matériau composite, notamment ce matériau composite étant formée par une structure multicouches comprenant par exemple des feuilles de fibres de verre ou de carbone imprégnées notamment de résine
thermoplastique, ce compartiment comprenant un boîtier (12) et un couvercle
(18) agencé pour fermer le boîtier, ce compartiment, notamment ce couvercle ou ce boîtier, comprenant au moins une piste électrique agencée pour être mise en contact électrique avec au moins l’une des cellules, notamment lorsque le couvercle est monté sur le boîtier, notamment le ou les cellules étant agencées pour être disposées sur le fond du boîtier.
[Revendication 2] Compartiment selon la revendication précédente,
caractérisé en ce que la piste (70) est une piste électrique de puissance, agencée pour convenir à un courant électrique allant de 48 Volts pour les modèles de voiture hybride et jusqu'à 1000 Volts pour les voitures électriques avec un ampérage pouvant atteindre les 450 Ampères dans le cas de la recharge rapide.
[Revendication 3] Compartiment selon l’une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que la piste électrique (70) est insérée au moins sur une partie de sa longueur dans une gaine (71 ; 73) électriquement isolante, cette gaine étant par exemple à base de matière plastique.
[Revendication 4] Compartiment selon l’une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que la piste électrique est portée par le couvercle (18) du fait d’un surmoulage de cette gaine dans la matière du couvercle, ce surmoulage assurant le maintien de la piste sur le couvercle via cette gaine.
[Revendication 5] Compartiment selon l’une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que la piste (70) est réalisée en cuivre, aluminium ou un mélange des deux et présente par exemple une section rectangulaire.
[Revendication 6] Compartiment selon l’une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que la piste comporte une extrémité libre de la gaine, et servant à la connexion électrique avec un élément de connexion.
[Revendication 7] Compartiment selon l’une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que la piste est agencée pour relier électriquement deux cellules de batterie entre elles, ou pour relier l’une des cellules à une source électrique extérieure au compartiment, notamment l’une des extrémités de piste étant agencée pour être soudée ou sertie ou posée mécaniquement sur une borne de connexion électrique de l’une des cellules de batterie.
[Revendication 8] Compartiment selon l’une des revendications
précédentes, caractérisé en ce qu’il est prévu au moins deux pistes conductrices, l’une pour relier deux cellules de batterie entre elles et l’autre piste pour relier au moins une des cellules de batterie à une source électrique extérieure au compartiment cette source étant par exemple un dispositif de recharge de batterie, ce ou ces pistes sont notamment sur une même face du couvercle, notamment la face intérieure.
[Revendication 9] Compartiment selon l’une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que l’une au moins des pistes comporte une portion qui traverse un orifice dans le couvercle de sorte à relier l’une de cellules à un élément de connexion extérieur au compartiment, cette portion de piste étant notamment perpendiculaire au plan du couvercle au voisinage de l’orifice, par exemple la gaine autour de la piste traverse aussi l’orifice (74) du couvercle.
EP20705432.1A 2019-01-22 2020-01-22 Dispositif de stockage d'energie electrique pour vehicule automobile Active EP3915160B1 (fr)

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Publication Number Publication Date
EP3915160A1 true EP3915160A1 (fr) 2021-12-01
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CN (1) CN217485662U (fr)
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WO (1) WO2020152422A1 (fr)

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